環氧樹脂泛指含有2個或2個以上環氧基,以脂肪族、脂環族或芳香族等有機化合物為骨架并能通過環氧基團反應形成有用的熱固性產物的高分子低聚體,由于具有優良的黏結性、電絕緣性、機械性能、耐腐蝕性等,在國民經濟的許多領域得到廣泛應用[1],但是環氧樹脂的耐熱性和耐沖擊損傷性差,在很大程度上限制了其應用范圍。

        筆者以環氧樹脂E-44為基礎樹脂,采用正硅酸乙酯水解生成的硅溶膠進行改性,將硅溶膠引入到環氧樹脂E-44分子中,形成具有適度交聯的網狀體系,從而達到降低環氧樹脂的內應力、增加環氧樹脂的韌性和耐熱性等目的。并以此為基料制備了溶劑型富鋅防腐涂料,該涂料最大的特點是可自由控制表干時間并且該涂料可自固化、在使用過程中無需加入固化劑,其保存期達到60h,給存儲和施工帶來了極大的便利。涂層具有較好的致密性和疏水性,能不同程度地阻滯腐蝕介質的傳輸[2-3],并用于汽車消音器的防腐處理,取得了良好的效果。

        1實驗部分 

       1·1主要原料

       環氧樹脂E-44、聚乙烯醇縮丁醛、鋁粉和鋅粉均為工業品;正硅酸乙酯、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醇、丙酮和環己酮均為分析純;硅溶膠和乙酰丙酮鹽為自制。

        1·2硅溶膠改性環氧樹脂E-44的制備

       在裝有攪拌器、排除空氣的三口燒瓶中,加入適量用乙酸乙酯、乙酸丁酯、環己酮、丙酮預溶好的環氧樹脂E-44和催化劑,然后分批加入硅溶膠。在65℃下恒溫反應2h,抽去溶劑即得相應環氧樹脂改性產物。 

        1·3試樣的制備

        以普碳鋼為金屬基體,除涂裝面(加工尺寸為20mm×20mm)外,其余各面用704硅橡膠封裝,涂裝面依次用80#、240#、400#、800#、1000#水磨砂紙打磨,浸入無水乙醇超聲清洗脫脂。待試樣干燥后噴涂制備的富鋅涂料于涂裝面,涂層厚度為20μm。 

        1·4分析與測試 

        中性條件下的鹽霧實驗采用上海實驗儀器廠生產的FQY010A鹽霧試驗箱。

耐候性測試采用WGG60鏡向光澤度儀測定紫外線照射后涂層的光澤度。

電化學測試采用PARSTAT2273電化學工作站。腐蝕介質為質量分數3·5%的NaCl溶液。電解池采用三電極體系,參比電極為帶毛細管的飽和甘汞電極,輔助電極為鉑片,試樣為工作電極。開路電位下,正弦波激勵信號振幅10mV,掃描頻率為60kHz~20mHz。實驗數據采用ZsimpWin軟件擬合。其余檢測均按相應的國家標準。

       2結果與討論

       2·1合成工藝條件

影響環氧樹脂E-44改性的工藝條件主要有反應溫度、催化劑用量和硅溶膠與環氧樹脂E-44的質量比。經過優化實驗得出以上3個參數的最佳值。

       (1)反應溫度對反應速度和程度都有影響。從反應動力學角度看,反應溫度升高,體系黏度降低,有利于分子的充分接觸和碰撞,增大了分子有效碰撞的幾率,從而使反應速率加快,故高溫有利。從反應熱力學角度分析,該反應是一個放熱過程,過高的溫度不利于反應向正反應方向進行,在較高溫度下硅溶膠很容易相互交聯生成凝膠而影響環氧樹脂的改性。因此,實驗控制反應溫度為65℃,反應2h為宜。

        (2)催化劑用量對改性環氧樹脂的影響。催化劑用量對改性產物有較大的影響,催化劑含量過低,起不到相應的催化效果;含量過高,催化劑殘留在涂層體系中,影響改性環氧樹脂涂料的耐蝕性能。因此,所用催化劑的質量為原料總質量的2·5%為宜。 

        (3)物料配比對改性環氧樹脂的影響。當硅溶膠與E-44質量比小于10∶9,共聚物涂層與純環氧樹脂性能接近,改性效果不明顯;當比例大于10∶5時,產物成膜性能下降。實驗證明,二者比例為10∶9~10∶5時,涂層性能得到了改善。